Хромосоми, їх будова та функції . Біологія

19.02.2017

Хромосоми, їх будова та функції
Хімічний склад хромосом

Хромосома являє собою дезоксирибонуклеопротеид (ДНП), тобто комплекс, утворений з однієї безперервної дволанцюжкової молекули ДНК і білків (гістонів і негистонов). До складу хромосом входять також ліпіди і мінеральні речовини (наприклад, іони Ca2+, Mg2+).

Кожна хромосома – складне надмолекулярное утворення, сформоване в результаті компактизації хроматину.

Будова хромосом

У більшості випадків хромосоми добре видно лише діляться клітинах починаючи зі стадії метафази, коли їх можна бачити навіть у світловий мікроскоп. В цей період вдалося визначити кількість хромосом у ядрі, їх розміри, форму і будову. Саме такі хромосоми називають метафазными. Інтерфазні хромосоми часто називають просто хроматином.

Кількість хромосом зазвичай постійно для всіх клітин особини будь-якого виду рослин, тварин і людини. Але у різних видів кількість хромосом неоднаково (від двох до декількох сотень). Найменше число хромосом має кінська аскарида (2), найбільше зустрічається у найпростіших і папоротей, для яких характерні високі рівні поліплоїдії. Зазвичай диплоїдні набори містять від одного до декількох десятків хромосом. Кількість хромосом у клітинах особин різних видів наведено в таблиці.

Хромосоми, їх будова та функції . Біологія

Кількість хромосом у ядрі не пов’язано з рівнем еволюційного розвитку живих організмів. У багатьох примітивних форм воно велике, наприклад в ядрах деяких видів найпростіших містяться сотні хромосом, тоді як у шимпанзе їх всього лише 48. Кожна хромосома, утворена однією молекулою ДНК, являє собою подовжену палочковидну структуру – хроматиду, має два «плеча», розділених первинної перетяжкою, або центромерой (від лат. Centrum – серединна точка, центр і грец. meros – частина, частка). Метафазная хромосома складається з двох сполучених центромерой сестринських хроматид, кожна з яких містить одну молекулу ДНК, покладену у вигляді спіралі.

Хромосоми, їх будова та функції . Біологія
Будова хромосоми: А – загальний вигляд хромосоми; Б – будова подвоєння хромосом в метафазі мітозу; 1 – хроматида; 2 – центромера

Центромера – це невелике фибриллярное тільце, здійснює первинну перетяжку хромосоми. Вона є найважливішою частиною хромосоми, так як визначає її рух. Центромеру, до якої прикріплюються нитки веретена під час поділу (при митозе і мейозі), називають кинетохором (від грец. kinetos – рухливий і choros – місце). Він контролює рух розходяться хромосом при поділі клітини. Хромосома, позбавлена центромери, не здатна здійснювати впорядкований рух і може загубитися.

Зазвичай центромера хромосоми займає певне місце, і це є одним з видових ознак, за яким розрізняють хромосоми. Зміна положення центромери у тій чи іншій хромосомі служить показником хромосомних перебудов. Плечі хромосом закінчуються ділянками, не здатними з’єднуватися з іншими хромосомами або їх фрагментами. Ці кінцеві ділянки хромосом називають теломерами (від грец. telos – кінець і meros – частина, частка). Теломери оберігають кінці хромосом від злипання і тим самим забезпечують збереження їх цілісності. За відкриття механізму захисту хромосом теломерами і ферментом теломеразою американські вчені Е. Блекберн, К. Грейдер і Д. Шостак в 2009 році були удостоєні Нобелівської премії в області медицини і фізіології. Кінці хромосом нерідко збагачені гетерохроматином.

Хромосоми, їх будова та функції . Біологія
Схема будови хромосом; а–м – типи хромосом; Т – теломери; Ц – центромера; ВП – вторинна перетяжка (ядрышковый організатор)

В залежності від розташування центромери визначають три основних види хромосом: равноплечие (плечі рівної довжини), неравноплечие (з плечами різної довжини) та паличкоподібні (з одним, дуже довгим і іншим, дуже коротким, ледь помітним плечем). Деякі хромосоми мають не тільки одну центромеру, але ще і вторинну перетяжку, не пов’язану з прикріпленням нитки веретена при діленні. Ця ділянка – ядрышковый організатор, виконує функцію синтезу ядерця в ядрі.

Реплікація хромосом

Важливою властивістю хромосом є їх здатність до подвоєння (самовідтворення). Зазвичай подвоєння хромосом передує поділу клітини. В основі подвоєння хромосом лежить процес реплікації (від лат. replicatio – повторення) макромолекул ДНК, що забезпечує точне копіювання генетичної інформації і передавання її від покоління до покоління. Подвоєння хромосом – це складний процес, що включає в себе не тільки реплікацію гігантських молекул ДНК, а також синтез пов’язаних з ДНК хромосомних білків. Кінцевим етапом є упаковка ДНК і білків в особливі комплекси, що утворять хромосому. В результаті реплікації замість однієї материнської хромосоми з’являються дві ідентичні їй дочірні хромосоми.

Функція хромосом

Функція хромосом полягає:

1) зберігання спадкової інформації. Хромосоми є носіями генетичної інформації;

2) передачі спадкової інформації. Спадкова інформація передається шляхом реплікації молекули ДНК;

3) реалізації спадкової інформації. Завдяки відтворення того чи іншого типу і-РНК і, відповідно, того чи іншого типу біл — ка здійснюється контроль над всіма процесами життєдіяльності клітини і всього організму.

Таким чином, хромосоми з ув’язненими в них генами обумовлюють безперервний ряд відтворення.

Генетичні функції хромосом до початку 40-х років XX століття більшість дослідників пов’язували з білками. Як писав російський біолог, генетик Микола Костянтинович Кольцов, «важко було визнати, що за такої простенької молекулою, як ДНК, настільки складні функції». Проте надалі саме ДНК була ідентифікована як генетичний матеріал всіх рослин, тварин, мікроорганізмів і більшості вірусів.

Хромосоми здійснюють складну координацію і регуляцію процесів в клітині внаслідок укладеної в них генетичної інформації, що забезпечує синтез первинної структури білків-ферментів.

У кожного виду в клітинах знаходиться певна кількість хромосом. Вони є носіями генів, що визначають спадкові властивості клітин та організмів виду. Ген – це ділянка молекули ДНК хромосоми, на якому синтезуються різні молекули РНК (транслятори генетичної інформації). Ген є функціонально неподільною одиницею генетичного матеріалу і представлений у вигляді певного числа (не менше трьох) лінійно розташованих нуклеотидів. Саме послідовність нуклеотидів в ланцюгах ДНК визначає код генетичної інформації, здатної транскрибироваться (списуватися, як з матриці) на молекули иРНК, а вони, в свою чергу, транслюють (передають) у відповідності з кодом послідовність включення амінокислот у синтезирующуюся полімерну молекулу білка за принципом «один ген – один білок». Кількість нуклеотидів в хромосомах величезна. Наприклад, гени, що входять до складу хромосом людини, можуть містити до двох мільйонів пар нуклеотидів.

Сукупності хромосом

В соматичних, тобто тілесних, клітинах зазвичай міститься подвійний, або диплоїдний набір хромосом. Він складається з пар (2n) практично однакових за формою і розміром хромосом. Такі парні, схожі один на одного хромосомні набори називають гомологічними (від грец. homos – рівний, однаковий, загальний). Вони походять від двох організмів; один набір від материнського, а інший – від батька. У такому парному наборі хромосом міститься вся генетична інформація клітини і організму (особини). Гомологічні хромосоми однакові за формою, довжині, будові, розташування центромери і несуть одні й ті ж гени, що мають однакову локалізацію. Вони містять однаковий набір генів, хоча і можуть відрізнятися їх алелями. Таким чином, гомологічні хромосоми містять дуже близьку, але не ідентичну спадкову інформацію.

Хромосоми, їх будова та функції . Біологія
Каріотип дрозофіли: 1 – самки; 2 – самця

Сукупність ознак хромосом (їх кількість, розміри, форма і деталі мікроскопічного будови) в клітинах тіла організму того чи іншого виду називають каріотипом (від грец. karyon – горіх, ядро горіха і typos – зразок, форма). Форма хромосом, їх кількість, розміри, розташування центромери, наявність вторинних перетяжок завжди специфічні для кожного виду, за ним можна зіставляти спорідненість організмів і встановлювати їх приналежність до того чи іншого виду.

Сталість каріотипу, властиве кожному видові, виробилася в процесі його еволюції і обумовлено закономірностями мітозу і мейозу. Проте в процесі існування виду в його каріотипі внаслідок мутацій можуть відбутися зміни хромосом. Деякі мутації суттєво змінюють спадкові якості клітини і організму в цілому.

Постійні характеристики хромосомного набору – кількість та морфологічні особливості хромосом, обумовлені головним чином розташуванням центромер, наявністю вторинних перетяжок, чергуванням эухроматиновых і гетерохроматиновых ділянок та ін. дозволяють ідентифікувати види. Тому каріотип називають «паспортом» виду.

Короткий опис статті: будову і функції хромосом

Джерело: Хромосоми, їх будова і функції | Біологія

Також ви можете прочитати